CN106832670A

CN106832670A - 高强度pvc导热复合材料及其制备方法

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Publication number: CN106832670A
Application number: CN201710072773.4A
Authority: CN
Inventors: 唐翔; 陈素云
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2017-06-13

Abstract

本发明涉及导热复合材料领域，具体地说是一种高强度PVC导热复合材料及其制备方法。该高强度PVC导热复合材料的原料重量比为：石墨：5‑18%、氮化铝：0.1‑0.9%、纳米氧化铝：0.6‑2.5%、氮化硼：0.3‑1.2%、偶联剂：0.05‑0.5%、分散剂：0.3‑1.5%，其余为PVC粉，制备方法为将原料按比例混匀后置于振动罐内振动100‑120 min，使各成分均匀分散到PVC基体中，取出振动后的反应物，填充于平板硫化机的模具中，高温热压后脱模得到高强度PVC导热复合材料。本发明的高强度PVC导热复合材料具有良好的导热性能的同时，还兼具很好的抗拉强度，且制备方法反应效率高，节约能源，无工业废料，生产成本低，市场前景好。

Description

高强度PVC导热复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及导热复合材料领域，具体地说是一种高强度PVC导热复合材料及其制备方法。

背景技术

PVC（聚氯乙烯）是五大通用树脂之一，国内外生产量极大，应用范围广阔。日常生活中的很大一部分产品都由PVC制备，但是其自身存在的一些缺陷，如低导热性、机械强度低等，大大限制了其应用范围。将低导热PVC制备成导热性能良好且高强度的复合材料，将可以扩大PVC在LED照明、汽车、加热/冷却/制冷等领域的应用。

在PVC导热复合材料制备方法方面，利用密炼机将PVC基体与石墨粉体按照一定比例密炼塑化，再放入双螺开炼机挤出造粒，用平板硫化机热压成型。根据加工方式和对原料要求的不同，加工方法可分为：熔融混合、研磨混合、溶液共混、粉末混合。

熔融混合是将导热填料粉末与熔融PVC借助混炼设备混合，然后加工成型。此方法在熔融混炼的过程中需要高温和较长时间进行混炼，因此会有有毒气体如Cl₂放出，不利于环保，且需要高温高耗能的操作过程，从经济角度考虑，成本较高。但该方法现在广泛应用于塑料制品业，其工艺成熟，板材机械性能好。

研磨混合：研磨混合法是将PVC与导热填料经过研磨，使其均匀混合，再进行熔融浇铸成型。研磨法工艺手段相对简单，但每次处理量非常少，研磨过程中误差也高，不适于工业生产。

溶液共混：该法是将PVC溶于适当的溶剂中，均匀分散导热填料于溶液中，蒸发以后，将PVC与导热填料混合物熔融浇铸，挤出或模压成型。此方法污染高，溶剂的回收和无毒化是非常难攻克的技术难点，环保效应差。

粉末混合：粉末混合法是目前最具有前景的应用技术，并且环保效应强。该方法往往存在着填充料分散不均匀的问题，导致材料成分不均一，性能不稳定。

发明内容

本发明的目的是克服PVC低导热性和低机械强度的问题，提供一种高强度PVC导热复合材料及其制备方法。

本发明的方案是通过这样实现的：

一种高强度PVC导热复合材料，其原料重量比为：石墨：5-18%、氮化铝：0.1-0.9%、纳米氧化铝：0.6-2.5%、氮化硼：0.3-1.2%、偶联剂：0.05-0.5%、分散剂：0.3-1.5%，其余为PVC粉。

优选的，高强度PVC导热复合材料原料重量比为：石墨：8-15%、氮化铝：0.3-0.6%、纳米氧化铝：0.9-2.0%、氮化硼：0.6-1.0%、偶联剂：0.1-0.3%、分散剂：0.5-1.2%，其余为PVC粉。

优选的，高强度PVC导热复合材料原料重量比为：石墨：11%、氮化铝：0.4%、纳米氧化铝：1.2%、氮化硼：0.9%、偶联剂：0.2%、分散剂：0.8%，其余为PVC粉。

优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯类偶联剂。

优选的，所述分散剂为石蜡、硬脂酸钡、硬脂酸钙中的一种以上。

上述高强度PVC导热复合材料的制备方法，该方法是将石墨：5-18%、氮化铝：0.1-0.9%、纳米氧化铝：0.6-2.5%、氮化硼：0.3-1.2%、偶联剂：0.05-0.5%、分散剂：0.3-1.5%和PVC粉混匀，将混匀后的原料置于振动罐内振动100-120 min，使各成分均匀分散到PVC基体中，取出振动后的反应物，填充于平板硫化机的模具中，高温热压后脱模得到高强度PVC导热复合材料。

优选的，所述振动罐内壁为聚四氟乙烯，振动罐的振动频率为45-55Hz，振幅为5-8mm，振动力为12000-15000N，振动功率为0.8-1kw。

优选的，所述高温热压其条件为压力6-10MP、温度160-180℃，热压10~20min。

本发明实现的技术原理是：石墨、氮化铝、纳米氧化铝、氮化硼在偶联剂、分散剂和振动罐振动作用下，均匀地分散在PVC基体中，复合材料内部形成更为密集的导热网络，导热性能增强，同时各金属元素赋予复合材料更高的机械强度。

本发明具备以下良好效果：

（1）本发明的高强度PVC导热复合材料具有良好的导热性能。

（2）本发明的高强度PVC导热复合材料具有良好的机械强度，其纵向拉伸强度和横向拉伸强度都在50MPa以上。

（3）本发明制备方法过程没有Cl₂排放，无工业废料产生，且过程中不需添加有毒有害化学试剂，环保效应强，生产成本低，市场前景好。

具体实施方式

以下结合实施例和描述本发明一种高强度PVC导热复合材料及其制备方法，这些描述并不是对本发明内容作进一步的限定。

实施例1

一种高强度PVC导热复合材料，其原料重量比为：石墨：11%、氮化铝：0.4%、纳米氧化铝：1.2%、氮化硼：0.9%、偶联剂：0.2%、分散剂：0.8%，其余为PVC粉，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述分散剂为石蜡和硬脂酸钡。

制备该高强度PVC导热复合材料的方法，是将石墨：11%、氮化铝：0.4%、纳米氧化铝：1.2%、氮化硼：0.9%、硅烷偶联剂：0.2%、分散剂石蜡和硬脂酸钡：0.8%以及PVC粉混匀，将混匀后的原料置于内壁为聚四氟乙烯的振动罐内振动100 min，振动频率为45Hz，振幅为5mm，振动力为12000N，振动功率为0.8kw，使各成分均匀分散到PVC基体中，取出振动后的反应物，填充于平板硫化机的模具中，在压力6MP、温度160℃下热压10min，热压后脱模得到高强度PVC导热复合材料。

实施例2

一种高强度PVC导热复合材料，其原料重量比为：石墨：5%、氮化铝：0.9%、纳米氧化铝：0.6%、氮化硼：1.2%、偶联剂：0.05%、分散剂：1.5%，所述偶联剂为钛酸酯类偶联剂，所述分散剂为石蜡和硬脂酸钙。

制备该高强度PVC导热复合材料的方法，是将石墨：5%、氮化铝：0.9%、纳米氧化铝：0.6%、氮化硼：1.2%、钛酸酯类偶联剂：0.05%、分散剂石蜡和硬脂酸钙：1.5%以及PVC粉混匀，将混匀后的原料置于内壁为聚四氟乙烯的振动罐内振动120 min，振动频率为55Hz，振幅为8mm，振动力为15000N，振动功率为1kw，使各成分均匀分散到PVC基体中，取出振动后的反应物，填充于平板硫化机的模具中，在压力10MP、温度180℃下热压20min，热压后脱模得到高强度PVC导热复合材料。

实施例3

一种高强度PVC导热复合材料，其原料重量比为：石墨：18%、氮化铝：0.1%、纳米氧化铝：2.5%、氮化硼：0.3%、偶联剂：0.5%、分散剂：0.3%，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述分散剂为石蜡和硬脂酸钡。

制备该高强度PVC导热复合材料的方法，是将石墨：18%、氮化铝：0.1%、纳米氧化铝：2.5%、氮化硼：0.3%、硅烷偶联剂：0.5%、分散剂石蜡和硬脂酸钡：0.3%以及PVC粉混匀，将混匀后的原料置于内壁为聚四氟乙烯的振动罐内振动110min，振动频率为50Hz，振幅为6mm，振动力为14000N，振动功率为0.9kw，使各成分均匀分散到PVC基体中，取出振动后的反应物，填充于平板硫化机的模具中，在压力8MP、温度170℃下热压15min，热压后脱模得到高强度PVC导热复合材料。

实施例4

一种高强度PVC导热复合材料，其原料重量比为：石墨：15%、氮化铝：0.6%、纳米氧化铝：1.8%、氮化硼：0.7%、偶联剂：0.4%、分散剂：1.2%，其余为PVC粉，所述偶联剂为钛酸酯类偶联剂，所述分散剂为石蜡和硬脂酸钙。

制备该高强度PVC导热复合材料的方法，是将石墨：15%、氮化铝：0.6%、纳米氧化铝：1.8%、氮化硼：0.7%、钛酸酯类偶联剂：0.4%、分散剂石蜡和硬脂酸钙：1.2%以及PVC粉混匀，将混匀后的原料置于内壁为聚四氟乙烯的振动罐内振动120 min，振动频率为45Hz，振幅为5mm，振动力为13000N，振动功率为0.8kw，使各成分均匀分散到PVC基体中，取出振动后的反应物，填充于平板硫化机的模具中，在压力10MP、温度165℃下热压18min，热压后脱模得到高强度PVC导热复合材料。

本发明上述实施例方案仅是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求中指出了本发明产品组成成分、成分比例、制备方法参数的范围，而上述的说明并未指出本发明参数的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应当认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种高强度PVC导热复合材料，其特征在于，其原料重量比为：石墨：5-18%、氮化铝：0.1-0.9%、纳米氧化铝：0.6-2.5%、氮化硼：0.3-1.2%、偶联剂：0.05-0.5%、分散剂：0.3-1.5%，其余为PVC粉。

2.根据权利要求1所述的高强度PVC导热复合材料，其特征在于，其原料重量比为：石墨：8-15%、氮化铝：0.3-0.6%、纳米氧化铝：0.9-2.0%、氮化硼：0.6-1.0%、偶联剂：0.1-0.3%、分散剂：0.5-1.2%，其余为PVC粉。

3.根据权利要求2所述的高强度PVC导热复合材料，其特征在于，其原料重量比为：石墨：11%、氮化铝：0.4%、纳米氧化铝：1.2%、氮化硼：0.9%、偶联剂：0.2%、分散剂：0.8%，其余为PVC粉。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高强度PVC导热复合材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯类偶联剂。

5.根据权利要求1-3任一项所述的高强度PVC导热复合材料，其特征在于，所述分散剂为石蜡、硬脂酸钡、硬脂酸钙中的一种以上。

6.一种高强度PVC导热复合材料的制备方法，其特征在于，该方法是将石墨：5-18%、氮化铝：0.1-0.9%、纳米氧化铝：0.6-2.5%、氮化硼：0.3-1.2%、偶联剂：0.05-0.5%、分散剂：0.3-1.5%和PVC粉混匀，将混匀后的原料置于振动罐内振动100-120 min，使各成分均匀分散到PVC基体中，取出振动后的反应物，填充于平板硫化机的模具中，高温热压后脱模得到高强度PVC导热复合材料。

7.根据权利要求6所述的高强度PVC导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述振动罐内壁为聚四氟乙烯，振动罐的振动频率为45-55Hz，振幅为5-8mm，振动力为12000-15000N，振动功率为0.8-1kw。

8.根据权利要求7所述的高强度PVC导热复合材料的制备方法，其特征在于，所述高温热压其条件为压力6-10MP、温度160-180℃，热压10~20min。